淺析水利工程中巖石基礎灌漿技術

李長永

（山西省汾河二庫管理局，山西 太原 030000）

水工建筑物的基礎有兩類：巖基和軟基，其中軟基包括土基與砂礫石地基。由于受地質(zhì)構造變化及水文地質(zhì)的影響，天然地基存在不同程度的缺陷，需要經(jīng)過人工處理，才能作為水工建筑物的可靠地基。

水工建筑物的基礎處理，就是采用特定的技術手段來減少或消除地基的某些天然缺陷，改善和提高地基的物理力學性能，使地基具有足夠的強度、整體性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性，以保證工程的安全可靠和正常運行。隨著水利水電建設事業(yè)的發(fā)展，對基礎處理的方法與技術提出了越來越高的要求。同時，地基處理屬隱蔽工程，要根據(jù)水工建筑物對地基的要求，分析水文、地質(zhì)條件，進行技術經(jīng)濟比較，選擇技術可行、效果可靠、工期較短、經(jīng)濟合理的施工方案。

1 巖石基礎灌漿

巖石基礎灌漿(簡稱基巖灌漿)，就是將某種具有流動性和膠凝性的漿液，按一定的配比要求，通過鉆孔用灌漿設備壓入巖層的(裂)隙中，經(jīng)過硬化膠結后，形成結石，以提高基巖的強度與整體性，改善基巖的抗?jié)B性。基巖灌漿處理要在分析研究基巖地質(zhì)條件、建筑物類型和級別、承受水頭、地基應力和變位等因素后選擇確定。

灌漿技術除運用于大壩的基巖處理，還廣泛應用于水下隧洞圍巖固結、襯砌回填、超前支護、混凝土壩體接縫以及建(構)筑物補強、堵漏等方面。

2 基巖灌漿的分類

水工建筑物的巖石基礎，一般需要分別進行帷幕灌漿、固結灌漿和接觸灌漿處理。

2.1 帷幕灌漿

布置在靠近上游迎水面的壩基內(nèi)，形成一道連續(xù)的防滲幕墻。其目的是減少壩基的滲流量，降低壩底滲透壓力，保證基礎的滲透穩(wěn)定。帷幕灌漿的深度主要由作用水頭及地質(zhì)條件等確定，較之固結灌漿要深得多，有些工程的帷幕深度超過百米。在施工中，通常采用單孔灌漿，所使用的灌漿壓力比較大。

帷幕灌漿一般安排在水庫蓄水前完成，這樣有利于保證灌漿的質(zhì)量。由于帷幕灌漿的工程量較大，與壩體施工在時間安排上有矛盾，所以通常安排在壩體基礎灌漿廊道內(nèi)進行。這樣既可實現(xiàn)壩體上升與基巖灌漿同步進行.也為灌漿施工具備了一定厚度的混凝土壓重，有利于提高灌漿壓力、保證灌漿質(zhì)量。對于高壩的灌漿帷幕.常常要深入兩岸壩肩較大范圍的巖體中，一般需要在兩岸分層開挖灌漿平洞。許多工程在壩基與兩岸山體中所形成的地下灌漿帷幕.其面積較之可見的壩體擋水面要大得多。

2.2 固結灌漿

其目的是提高基巖的整體性與強度，并降低基礎的透水性。當基巖地質(zhì)條件較好時。一般可在壩基上、下游應力較大的部位布置固結灌漿孔；在地質(zhì)條件較差而壩體較高的情況下，則需要對壩基進行全面的固結灌漿，甚至在壩基以外上、下游一定范圍內(nèi)也要進行固結灌漿。灌漿孔的深度一般為5～8m，也有深達15～40m的.各孔在平面上呈網(wǎng)格交錯布置。通常采用群孔沖洗和群孔灌漿。

固結灌漿宜在一定厚度的壩體基層混凝土上進行，這樣可以防止基巖表面冒漿，并采用較大的灌漿壓力，提高灌漿效果，同時也兼顧壩體與基巖的接觸灌漿。如果基巖比較堅硬、完整，為了加快施工速度.也可直接在基巖表面進行無混凝土壓重的固結灌漿。在基層混凝土上進行鉆孔灌漿，必須在相應部位混凝土的強度達到50%設計強度后，方可開始。或者先在巖基上鉆孔，預埋灌漿管，待混凝土澆筑到一定厚度后再灌漿。

長江三峽工程的部分壩基固結灌漿采取了澆筑找平混凝土的方法，找平混凝土的強度等級與大壩基礎混凝土相同.澆筑厚度一般為30～40cm，以填平低洼坑槽為主，待找平混凝土強度達到70%的設計強度后，開始固結灌漿作業(yè)。

黃河小浪底水利樞紐進水塔基巖進行的無蓋重固結灌漿在基巖面上澆筑了30～40cm的墊層混凝土，在墊層混凝土的保護下.先進行表層3m的固結灌漿，在基巖面形成蓋板后，再進行下部巖體灌漿。

二灘水電站拱壩壩基固結灌漿原則上由無蓋重灌漿開始，至有蓋重灌漿結束。無蓋重灌漿在巖石裸露條件下施工，主要進行3m孔深以下巖體的灌漿，3m以上通過接管引至壩后集中地點，在澆筑壩體基礎混凝土后再進行灌漿。同一地段的基巖灌漿必須按先固結灌漿后帷幕灌漿的順序進行。

2.3 接觸灌漿

其目的是加強壩體混凝土與壩基或岸肩之間的結合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。一般是通過混凝土鉆孔壓漿或預先在接觸面上埋設灌漿盒及相應的管道系統(tǒng)，也可結合同結灌漿進行。接觸灌漿應安排在壩體混凝土達到穩(wěn)定溫度以后進行，以防止混凝土收縮產(chǎn)生拉裂。

3 灌漿的材料

巖基灌漿的漿液，一般應該滿足如下要求：

3.1 漿液在受灌的巖層中應具有良好的可灌性，即在一定的壓力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密實。

3.2 漿液硬化成結石后，應具有良好的防滲性能、必要的強度和黏結力。

3.3 為便于施工和增大漿液的擴散范圍.漿液應具有良好的流動性。

3.4 漿液應具有較好的穩(wěn)定性，析水率低

鹽基灌漿以水泥灌漿最普遍。灌入基巖的水泥漿液，由水泥與水按一定配比制成，水泥漿液呈懸浮狀態(tài)。水泥灌漿具有灌漿效果可靠、灌漿設備與工藝比較簡單、材料成本低廉等優(yōu)點。

水泥漿液所采用的水泥品種，應根據(jù)灌漿目的和環(huán)境水的侵蝕作用等因素確定。一般情況下，可采用標號不低于C45的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，如有耐酸等要求，則選用抗硫酸鹽水泥。礦渣水泥與火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥由于其析水快、穩(wěn)定性差、早期強度低等缺點，一般不宜使用。

水泥顆粒的細度對于灌漿的效果有較大影響。水泥顆粒越細，越能夠灌入細微的裂隙中，水泥的水化作用也越完全。對于帷幕灌漿，對水泥細度的要求為通過80m方孔篩的篩余量不大于5%。灌漿用的水泥要符合質(zhì)量標準，不得使用過期、結塊或細度不合要求的水泥。

對于巖體裂隙寬度小于200m的地層，普通水泥制成的漿液一般難于灌入。為了提高水泥漿液的可灌性，自20世紀80年代以來，許多國家陸續(xù)研制出各糞超細水泥，并在工程中得到廣泛采用。超細水泥顆粒的平均粒徑約4m，比表面積8000cm2／g。它不僅具有良好的可灌性.同時在結石體強度、環(huán)保及價格等方面都具有優(yōu)勢，特別適合細微裂隙基巖的灌漿。

在水泥漿液中摻人一些外加劑 (如速凝劑、減水劑、早強劑及穩(wěn)定劑等)可以調(diào)節(jié)或改善水泥漿液的一些性能.滿足工程對漿液的特定要求，提高灌漿效果。外加劑的種類及摻人量應通過試驗確定。

在水泥漿液里摻人黏土、砂、粉煤灰，制成水泥黏土漿、水泥砂漿、水泥粉煤灰漿等，可用于注入量大、對結石強度要求不高的基巖灌漿。這主要是為了節(jié)省水泥、降低材料成本。砂礫石地基的灌漿主要是采用此類漿液。

當遇到一些特殊的地質(zhì)條件，如斷層、破碎帶、細微裂隙等.采用普通水泥漿液難于達到工程要求時，也可采用化學灌漿，即灌注以環(huán)氧樹脂、聚氨酯、甲凝類等高分子材料為基材制成的漿液。其材料成本比較高，灌漿工藝比較復雜。在基巖處理中，化學灌漿儀起輔助作用，一般是先進行水泥灌漿，再在其基礎上進行化學灌漿，這樣既可提高灌漿質(zhì)量，也比較經(jīng)濟。

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